CN103941492A - 液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置 - Google Patents

液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的液晶光栅不易驱动或液晶光栅透光区域不能调节的问题，提供一种既易驱动，又可调节光栅透光区域大小的液晶光栅。本发明的液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置能独立控制各电极条的电压，不仅会使液晶光栅的控制精度得以提高，而且使控制形式多样化，可满足各种液晶光栅宽度调节的要求；同时，易驱动、透光区域大小可控制，降低了电路设计难度和生产成本，能够用于解决3D串扰问题。

Description

液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置。
背景技术
随着立体显示技术的快速发展，目前主流的裸眼三维（ThreeDimension，3D）显示技术之一是基于视差的立体显示技术，主要包括两种方式：光栅式和透镜阵列式。随着液晶技术的发展，液晶材料广泛应用于各种领域。液晶光栅式一种主动式光栅，不仅能够实现三维立体显示，还能够实现三维/二维（2D/3D）之间的切换。
下面首先介绍一下利用液晶光栅2进行3D显示的原理，如图1所示。透光区域间隔分布的液晶光栅2被安置于显示面板1前，液晶光栅2即为“视差障壁”，显示面板1显示的图像包含左眼图像画面信息（L）和右眼图像画面信息（R）两种信号。
在3D显示模式下，通过液晶光栅2将显示面板1的左眼图像画面信息和右眼图像画面信息进行有选择的分离，达到3D显示的效果。
液晶光栅的结构如图2所示，从上到下的顺序依次包括第二偏振片21、第二基板22、第二电极结构23、第二配向层24、液晶层25、第一配向层27、第一电极结构27、第一基板28以及第一偏振片29。
第二基板22和第一基板28相对平行设置。第二电极结构23设置于第二基板22内侧，第一电极结构26设置于第一基板28内侧，液晶层25设置于第二电极结构23和第一电极结构26之间，第二配向层24设置于液晶层25与第二电极结构23之间，第一配向层27设置于液晶层25与第一电极结构26之间。第二配向层24与第一配向层27的配向方向垂直，从而可以对液晶层25内的液晶分子251进行配向作用。
其中，第二电极结构23为面电极和第一电极结构26为多个等间距排列的电极条30，在液晶光栅的电极条30通电时，与每个电极条30对应的液晶分子251发生偏转，其他液晶分子251不发生偏转。此时，光线进入液晶层以后，在通过没有发生偏转的液晶分子251时会逐步改变偏振方向，到达第一偏振片29时偏振光的振动方向刚好和第一偏振片29的吸收轴平行，则光线通过，形成该液晶光栅的透光区域；而光线通过发生偏转的液晶分子251时不会改变偏振方向，到达第一偏振片29时偏振光的振动方向和第一偏振片29的吸收轴垂直，则光线不通过，形成该液晶光栅的非透光区域，从而将左、右眼的可是画面分开，实现三维显示效果。
现有的液晶光栅的驱动电路结构如图3和图4所示，分别表示两种不同实现形式的电极条30和控制线31的连接，但都是通过一根控制线31连接液晶光栅的所有电极条30。工作状态下，驱动电路为每一个电极条30提供相同的驱动电压。此结构设计虽然易驱动控制，但是液晶光栅的宽度不易调整，容易导致串扰现象。
现有技术中也有解决上述串扰问题的液晶光栅，其驱动结构示意图如图5与图6所示。通过对比图3、图4与图5、图6，发现最大的区别是：图5、图6中控制线31不再是只有一条，而是每个电极条30均通过不同的控制线31与液晶光栅的驱动电路连接，实现对液晶光栅的各个透光区域大小的调整，即液晶光栅宽度是可由驱动电路控制的。
图5、图6所示的液晶光栅虽然实现了光栅透光区域的调节，但是结构中每个电极条30均有一条独立的控制线31与驱动电路连接，这不仅会加大制造工艺难度，而且使得驱动电路更加复杂。
综上所述，现有液晶光栅技术中，有的易于电路驱动控制，但是不能调节光栅的透光区域大小；而能调节液晶光栅透光区域大小的技术，但电路驱动变得繁琐。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术液晶光栅不易驱动或液晶光栅透光区域不能调节的问题，提供一种既易驱动，又可调节光栅透光区域大小的液晶光栅。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶光栅基板，包括用于形成光栅的驱动区，且设有第一电极结构，所述第一电极结构包括至少一个电极条，每个电极条包括：
设于驱动区一侧外的多个连接部，各连接部间设有穿过驱动区的突出部，每个突出部具有两个设于驱动区中的相互平行的驱动部；全部突出部的驱动部也相互平行；每个突出部中的两个驱动部的一端都分别与其相邻的连接部的一端连接；
其中，每个电极条的一端为连接端，其用于连接驱动电路，驱动电路用于为该电极条提供驱动电压。
优选的是，所述多个电极条的突出部按各突出部两驱动部之间距离依次增大顺序向突出部的突出方向排列。
优选的是，所述多个电极条的相邻突出部之间的间距相等。
优选的是，所述多个电极条的相邻突出部的中心线之间的间距相等。
优选的是，全部电极条的连接部设置于驱动区的一侧或分别设置于驱动区的两侧。
优选的是，所述驱动电路独立配置各电极条的电压。
本发明的另一个目的是提供一种液晶光栅，包括相对设置的第一基板和第二基板以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，第一基板为上述的液晶光栅基板，第二基板包括第二电极结构，所述第二电极结构与第一基板的第二电极结构之间产生电场驱动所述液晶层中的液晶分子偏转。
本发明的另一个目的是提供一种立体显示装置，包括上述的液晶光栅。
本发明的液晶光栅基板、液晶光栅、立体显示装置能独立控制各电极条的电压，不仅会使液晶光栅的控制精度得以提高，而且使控制形式多样化，可满足各种液晶光栅宽度调节的要求；同时，易驱动、透光区域大小可控制，降低了电路设计难度和生产成本，能够用于解决3D串扰问题。
附图说明
图1为现有技术中具有液晶光栅的立体显示装置进行3D显示的光线路径示意图。
图2为液晶光栅的结构示意图。
图3为现有技术中液晶光栅的驱动电路结构示意图。
图4为现有技术中液晶光栅的另一种驱动电路结构示意图。
图5为现有技术中可控液晶光栅的驱动电路结构示意图。
图6为现有技术中可控液晶光栅的另一种驱动电路结构示意图。
图7为本发明实施例1中液晶光栅的单根电极条的形状示意图。
图8为本发明实施例1中液晶光栅的电极条的分布示意图。
图9为本发明实施例2中液晶光栅的电极条的分布示意图。
图10为本发明实施例3中具有液晶光栅的立体显示装置产生左右眼串扰时的光线路径示意图。
图11为本发明实施例3中具有液晶光栅的立体显示装置消除左右眼串扰时的光线路径示意图。
图12为本发明实施例3中具有液晶光栅的立体显示装置切换为2D显示的光线路径示意图。
其中：
1.显示面板；2.液晶光栅；21.第二偏振片；22.第二基板；23.第二电极结构；24.第二配向层；25.液晶层；251.液晶分子；26.第一电极结构；27.第一配向层；28.第一基板；29.第一偏振片；30.电极条；301.驱动部；302.连接部；303.连接端；304.突出部；31.控制线；4.驱动区。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图2、7-9所示，本实施例提供一种液晶光栅基板、包括用于形成光栅的驱动区4，且设有第一电极结构26，所述第一电极结构26包括多个电极条30，每个电极条30包括：
设于驱动区4一侧外的多个连接部302，各连接部302间设有穿过驱动区4的突出部304，每个突出部304具有两个设于驱动区4中的相互平行的驱动部301；每个突出部304中的两个驱动部301的一端都分别与其相邻的连接部302的一端连接；全部突出部304的驱动部301也相互平行；
其中，每个电极条30的一端为连接端303，其用于连接驱动电路，驱动电路用于为该电极条30提供驱动电压。
具体地，如图8所示，第一电极结构26的电极条30包括1，2，……n条，其中，n为非零自然数，在第一电极结构26所在平面包括由各电极条30的突出部304平行间隔分布形成的透光区域和没有分布电极条30的非透光区域。上述的透光区域和非透光区域组成驱动区4。
该n个电极条30的突出部304按各突出部304两驱动部301之间距离依次增大顺序向突出部304的突出方向排列，图8中各电极条30从第1条开始依次向下侧（突出部304的突出方向）排列。也就是说，每个电极条30的突出部304的两驱动部301之间的距离不相等。
如图8所示，透光区域的宽度为a，非透光区域的宽度为b。按第1，2，……n条的次序电极条30的突出部304两驱动部301之间距离依次增大，间距最大的是第n条，该第n条电极条30两驱动部301的间距为a。
优选的，所述相邻电极条30的突出部304之间的间距相等。
更优选的，各电极条30的相邻突出部304的中心线之间的间距相等，这样各电极条30的突出部304的数量等、位置相对应，各电极条30在驱动区4整齐排列。
如图8所示，全部电极条30的连接部302设置于驱动区4的上侧，与驱动线路的连接。
本实施例中液晶光栅基板在使用时可以对驱动区4的特定区域（例如，透光区域）的电极条30进行加电，未加电的电极条30的突出部304形成挡光区域，从而形成间隔分布的透光区域和挡光区域，当监测到串扰时可以通过对透光区域两侧的电极条30依次加电或依次关闭以扩大透光区域或减少透光区域，从而减少串扰。应当理解的是，也可以使未加电的电极条30的突出部304形成透光区域。
应当理解的是，根据具体的应用情景，上述透光区域和非透光区域的宽度a、b为可以通过调整电极条30的形状进行调整，例如，调整相邻突出部304中心线的间距。
优选的，驱动电路独立配置各电极条30的电压，也就是说能通过驱动电路调节透光区域在宽度a范围内自由调节。
本实施例的液晶光栅基板，驱动电路只需要n条控制线31。若采用传统的等间隔分布的电极条30，构造与图5或图6相同的光栅时，同样宽度为a的光栅单元即需要2×n条控制线31；假设整个液晶光栅总共有m个宽度为宽度为a光栅单元，则传统技术的驱动电路需要控制线31的总数为2×n×m条，其控制线31总数为本实施例液晶光栅控制线31总数的2m倍，因此液晶光栅基板的驱动电路得到了简化，同时也降低了控制线31加工的难度。
本实施例还提供一种液晶光栅，包括相对设置的第一基板和第二基板以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，第一基板为上述的液晶光栅基板，第二基板包括第二电极结构，所述第二电极结构与第一基板的第二电极结构之间产生电场驱动所述液晶层中的液晶分子偏振。其具体结构如图2类似，还可以包括如图2所示的配向层、偏振片等结构单元，在此不再赘述。
本实施例的液晶光栅基板及液晶光栅能独立控制各电极条30的电压，不仅会使得液晶光栅的控制精度提高，而且使得控制形式多样化，可满足各种液晶光栅宽度调节的要求；同时，易驱动、透光区域大小可控制，降低了电路设计难度和生产成本，能够用于解决3D串扰问题。
实施例2
如图9所示，本实施例提供一种液晶光栅基板，该液晶光栅基板与实施例1中的液晶光栅基板不同的是，在实施例1中非透光区域也布置了多个电极条30，包括第n+1，n+2，n+3，……，n+p条，该p个电极条30的突出部304按各突出部304两驱动部301之间距离依次增大顺序向突出部304的突出方向排列，图9中各电极条30从第n+p条开始依次向上侧（突出部304的突出方向）排列。也就是说，每个电极条30的突出部304的两驱动部301之间的距离不相等。
如图9所示，这p条电极条30的连接端303均位于驱动区4下侧，整体看，有n条电极条30的连接端303部分位于驱动区4上侧，有p条电极条30位于驱动区4下侧，全部的上述n+p条电极条30的连接端303与驱动线路的连接。
本实施例中液晶光栅在使用时可以对驱动区4的特定区域（例如，透光区域）的电极条30进行加电，未加电的电极条30的突出部304形成挡光区域，从而形成间隔分布的透光区域和挡光区域，当监测到串扰时可以通过对透光区域两侧的电极条30依次加电或依次关闭以扩大透光区域或减少透光区域，从而减少串扰。应当理解的是，也可以使未加电的电极条30的突出部304形成透光区域。
本实施例的液晶光栅为全区域可调节的液晶光栅，相对于实施例1中的液晶光栅具有固定非透光区域能够更加灵活的调节液晶光栅，以适应各种液晶光栅宽度调节的要求。
本实施例的液晶光栅，驱动电路只需要n+p条控制线31。若采用传统的等间隔分布的电极条30，构造与图5或图6相同的光栅时，同样宽度(a+b)的光栅单元即需要2×（n+p）条控制线31；假设整个液晶光栅总共有m个宽度为a+b的光栅单元，则传统技术的驱动电路需要控制线31的总数为2×（n+p）×m条，其控制线31总数为本实施例液晶光栅控制线31总数的2m倍，因此液晶光栅的驱动电路得到了简化，同时也降低了控制线31加工的难度。
本实施例还提供一种液晶光栅，包括相对设置的第一基板和第二基板以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，第一基板为上述的液晶光栅基板，第二基板包括第二电极结构，所述第二电极结构与第一基板的第二电极结构之间产生电场驱动所述液晶层中的液晶分子偏振。其具体结构如图2类似，还可以包括如图2所示的配向层、偏振片等结构单元，在此不再赘述。
本实施例的液晶光栅基板及液晶光栅能独立控制各电极条30的电压，不仅会使得液晶光栅的控制精度提高，而且使得控制形式多样化，可满足各种液晶光栅宽度调节的要求；同时，易驱动、透光区域大小可控制，降低了电路设计难度和生产成本，能够用于解决3D串扰问题。
实施例3
本实施例提供一种立体显示装置，该立体显示装置包括上述的液晶光栅。
利用液晶光栅2进行3D显示过程中，产生串扰的原理如图10所示。由于液晶光栅2透光区域的宽度不合理，理想光线传输路径和实际光线传输路径之间产生了较大的偏差，导致造成左眼图像画面信息（L）进入观看者的右眼，造成画面的混乱，即串扰现象。
下面介绍具本发明的具有透光区域可控的液晶光栅2是如何减少左右眼串扰的。
通过本发明的透光区域可控的液晶光栅2即可解决上述的左右眼图像画面信息的串扰问题。如图11所示，通过调节液晶光栅2的光栅常数控制3D显示模式下串扰现象。通过对电极条30依次加电压或依次减电压改变液晶光栅2透光区域A1、A2、A3和非透光区域B1、B2、B3的相对宽度，使得进入右眼的左眼图像画面信息被阻挡，不再进入右眼，提高液晶光栅2分离左右眼图像画面信息的能力，控制串扰现象。
应当理解的是，上述的立体显示装置也可以在2D/3D显示之间进行切换，如图12所示，通过对液晶的扭转角度和上偏光片、下偏光片的光透光方向相配合，使得液晶光栅2在未通电的情况下是常亮模式，此时显示面板1为2D显示模式。
本实施例的立体显示装置不但能解决3D显示中左右眼串扰的问题，同时能在2D/3D显示之间进行切换。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液晶光栅基板，其特征在于，包括用于形成光栅的驱动区，且设有第一电极结构，所述第一电极结构包括至少一个电极条，每个电极条包括：
设于驱动区一侧外的多个连接部，各连接部间设有穿过驱动区的突出部，每个突出部具有两个设于驱动区中的相互平行的驱动部；全部突出部的驱动部也相互平行；每个突出部中的两个驱动部的一端都分别与其相邻的连接部的一端连接；
其中，每个电极条的一端为连接端，其用于连接驱动电路，驱动电路用于为该电极条提供驱动电压。
2.如权利要求1所述的液晶光栅基板，其特征在于，所述多个电极条的突出部按各突出部两驱动部之间距离依次增大顺序向突出部的突出方向排列。
3.如权利要求2所述的液晶光栅基板，其特征在于，所述多个电极条的相邻突出部之间的间距相等。
4.如权利要求2所述的液晶光栅基板，其特征在于，所述多个电极条的相邻突出部的中心线之间的间距相等。
5.如权利要求1所述的液晶光栅基板，其特征在于，全部电极条的连接部设置于驱动区的一侧，或者，
部分电极条的连接部设置于驱动区的一侧，另一部分电极条的连接部设置于驱动区的另一侧。
6.如权利要求1所述的液晶光栅基板，其特征在于，所述驱动电路独立配置各电极条的电压。
7.一种液晶光栅，包括相对设置的第一基板和第二基板以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，其特征在于，第一基板为权1-6任意一项所述的液晶光栅基板，第二基板包括第二电极结构，所述第二电极结构与第一基板的第二电极结构之间产生电场驱动所述液晶层中的液晶分子偏转。
8.一种立体显示装置，其特征在于，包括显示面板，所述显示面板的出光面外设有如权利要求7的液晶光栅。
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